감수분열의 단계 — 유사분열과 무엇이 다른가

감수분열은 DNA를 한 번 복제하고 두 번 나누는 분열입니다. 이 한 줄만 잡고 있으면 왜 딸세포 넷이 나오고 왜 염색체가 절반이 되는지가 전부 설명돼요. 복제 한 번에 분열 두 번이니 2n → n이 되는 겁니다.

감수분열 I — 상동염색체가 갈라진다

진짜 중요한 사건은 대부분 여기서 일어납니다.

전기 I이 전체 감수분열 시간의 90% 이상을 차지할 만큼 깁니다. 여기서 상동염색체끼리 나란히 달라붙는데, 이걸 시냅시스(synapsis)라 하고, 이렇게 붙은 상태를 2가염색체(bivalent) 또는 4분염색체(tetrad)라 불러요. 염색분체가 네 개 모여 있다는 뜻입니다.

붙어 있는 동안 상동염색체의 비자매염색분체끼리 일부 구간을 서로 맞바꿉니다. 이게 교차(crossing over)이고, 교차가 일어난 지점이 X자 모양으로 보이는 것을 키아스마(chiasma)라 해요. 사람의 경우 상동염색체 쌍마다 평균 1~3회쯤 일어납니다.

중기 I에서는 2가염색체가 적도판에 늘어섭니다. 이때 각 쌍에서 어느 쪽이 위로 갈지가 완전히 무작위예요. 이 무작위성이 다음 글에서 다룰 변이의 핵심 원천입니다.

후기 I에서 상동염색체가 서로 반대편으로 끌려갑니다. 여기가 유사분열과 결정적으로 갈리는 지점이에요. 자매염색분체는 아직 붙어 있습니다. 이 단계가 끝나면 각 극의 염색체 수는 이미 절반이 됐어요.

말기 I과 세포질분열을 거쳐 세포가 둘로 나뉩니다. 이 시점에서 딸세포는 이미 n이지만, 염색체 하나하나는 여전히 자매염색분체 두 개짜리입니다.

감수분열 I·II 단계별 도식과 유사분열과의 비교 — 송쌤생명과학 자체 제작

감수분열 II — 체세포분열과 판박이

감수분열 II 앞에는 DNA 복제가 없습니다. 짧은 간기가 있기도 하지만 복제는 일어나지 않아요. 그래서 이 단계는 사실상 반수체 세포가 하는 체세포분열과 똑같습니다. 중기 II에서 염색체가 늘어서고, 후기 II에서 자매염색분체가 갈라져 양쪽으로 갑니다. 최종적으로 딸세포 네 개가 나오고, 각각 n이면서 염색분체 하나짜리 염색체를 갖습니다.

유사분열과의 차이는 딱 세 가지

표로 정리하면 이렇습니다.

구분	유사분열	감수분열
DNA 복제	1회	1회
분열 횟수	1회	2회
시냅시스·교차	없음	전기 I에서 일어남
중기 배열	염색체 하나씩 한 줄	(중기 I) 2가염색체가 두 줄
후기에 갈라지는 것	자매염색분체	(후기 I) 상동염색체
딸세포	2개, 2n, 원본과 동일	4개, n, 서로 다름

제가 수업하면서 보면 후기 I에서 무엇이 갈라지는가 하나만 정확히 잡아도 대부분의 문제가 풀립니다. "상동염색체가 갈라진다"가 감수분열 I이고, "자매염색분체가 갈라진다"면 유사분열이거나 감수분열 II예요.

왜 두 번 나눠야 하나

학생들이 종종 묻습니다. 한 번에 절반으로 줄이면 안 되나요? 안 됩니다. 복제된 상태(자매염색분체 두 개)에서 상동염색체만 갈라놓으면 딸세포는 염색체 수는 n이지만 DNA 양은 여전히 두 배거든요. 자매염색분체를 떼어내는 두 번째 분열이 있어야 비로소 배우자로 쓸 수 있는 상태가 됩니다.

쌤 한마디 — 사람 여성의 난자는 감수분열 전기 I 상태로 태아 때부터 멈춰 있다가 배란 때 재개됩니다. 40세에 배란되는 난자는 40년 넘게 전기 I에서 대기한 셈이에요. 나이가 들수록 염색체 비분리가 늘어나는 이유를 여기서 찾는 설명이 유력합니다.